CFRP蜂窝夹层结构板埋件集群区域的热应力失效模式分析及补强设计

航天结构中,蜂窝板常采用在内部镶嵌埋件的方式使其与其他部件连接。为了分析CFRP蜂窝夹层结构板埋件集群区域面板在温度应力作用下失效的原因,进行了失稳破坏应力理论计算和数值分析,由分析结果发现是面板失稳导致了结构破坏。提出了加厚面板和局部加强两种补强方法并分析了其可行性和效率,通过对比发现局部补强的方法更加可行和高效。最后通过热真空试验,验证了局部补强方法可以提高面板稳定性,防止失稳破坏。

星载天线锁紧机构滑移故障识别方法

锁紧机构是星载可展结构中常用的压紧和释放机构。在使用过程中,锁紧机构常常会因振动过大发生接触面滑移,导致锁紧释放失效。针对此问题,本文提出了一个根据锁紧座内力变化判别滑移故障的识别方法。首先通过标定试验得到锁紧机构的载荷-应变关系标定曲线;而后设计、加工了星载天线锁紧机构模型,并进行了正弦振动试验。试验过程中分别采集锁紧机构应变数据和加速度响应数据;最后对比根据动力特性变化识别滑移故障和根据内力变化识别滑移故障这两种方法的判定结果,说明本文提出的内力变化滑移识别方法准确有效。

星载高精度反射器工程模型在轨热变形分析及结构优化

针对某一2 m口径卫星反射器工程模型,介绍了反射器各部件的有限元建模方法及材料参数,各部件包括蜂窝夹层结构、背架管件以及背架和反射面连接角片.分析了在同步轨道极端高低温温度场下,反射器在展开工作状态的热变形及指向精度变化.根据在轨热变形最小的原则,采用离散数据对比分析的方法,对反射器背架截面参数、背架管件厚度、角片连接方式、角片连接密度等参数进行优化,得到了这些参数的最优设计值,完成了反射器结构工程模型的优化方案.

星载超轻索膜SAR天线结构设计与分析

针对传统高频合成孔径雷达(SAR)天线质量大,而轻量化的薄膜微带阵天线因热变形大无法应用于高频段的问题,提出了一种超轻型索膜微带相控阵天线结构。该天线结构包括顶层、地平层、索网、泡沫柱及馈电系统,利用凯夫拉(Kevlar)纤维热膨胀系数为负的特性,将Kevlar索网附加在薄膜上从而降低天线热变形。利用Patran/Nastran软件分析了天线结构在极端高、低温环境下的热变形,并且对泡沫柱尺寸、索网布置形式及截面尺寸、膜厚度等结构参数进行优化分析;利用ANSYS软件的对天线进行了电性能仿真,得到了使质量及热变形最优的天线结构参数。该天线结构具有质量轻、精度高的优点,可应用于高频段SAR天线。

桁架式集成天线塔优化设计

针对某卫星平台桁架式集成天线塔结构的优化设计,采用了一种先构型优化,再尺寸优化的方法。首先使用Midas软件进行了有限元建模,应用满应力优化和基结构法得到了兼顾重量、基频、拉拔力、结构对称性及安装空间的综合最优构型。其次,在构型优化结果的基础上,通过Isight软件集成MSC.Patran/Nastran软件,选用多岛遗传优化算法,分析得到了最轻质量杆件截面方案。该方案可以同时满足空间X、Y、Z三个方向正弦响应荷载工况的强度、刚度等要求,质量较优化前降低。优化结果表明,该方法能够得到满足设计要求的方案,可以应用于桁架结构的优化设计。

星载重叠天线锁紧座滑移故障分析

锁紧座在使用过程中常常会因振动发生接触面滑移故障,导致锁紧座锁紧状态失效。针对此问题,提出了一套锁紧座接触面力学状态的试验分析方法;首先设计加工了重叠天线试验模型并进行振动试验,得到频响曲线和动态应变曲线;然后在锁紧座接触面引入弹簧组等效模型,建立了重叠天线整体有限元模型,并根据试验结果对有限元模型进行了修正。对比分析了锁紧座发生滑移故障前后的接触力状态,评估了滑移故障对于锁紧座性能的影响。